Unsere Arbeitsgruppe untersucht hauptsächlich das Leberstadium des Malariaerregers Plasmodium. Nach dem Stich einer infizierten Anophelesmücke dringt der Parasit aktiv in die Blutbahn ein und gelangt dann sehr schnell mit dem Blutstrom zur Leber. Dort wandert er aus der Blutbahn und infiziert Leberzellen bevor er dann aus der Leberzelle, in kleine Membranvesikel verpackt, in die Blutbahn gelangt, wo er dann rote Blutzellen befällt was die eigentliche Krankheit Malaria auslöst. Obwohl der Parasit sich in den Leberzellen massiv vermehrt, ist die Leberinfektion klinisch nicht auffällig. Grund dafür ist, dass nur sehr wenige Parasiten überhaupt zur Leber gelangen. Damit ist die Leberphase des Parasiten ein guter Angriffpunkt, um ihn zu bekämpfen und damit zu verhindern, dass die krankmachende Blutphase überhaupt entsteht. Leider ist über die Leberphase des Parasiten immer noch recht wenig bekannt. Das liegt hauptsächlich daran, dass diese Phase experimentell schwer zu bearbeiten ist.
Wir studieren deshalb nicht den humanen Parasiten, sondern arbeiten mit dem Nagerparasiten Plasmodium berghei, der leichter im Labor gehalten werden kann. Wir haben dazu den gesamten Lebenszyklus des Parasiten im Labor etabliert, was auch die Zucht des Überträgers Anopheles stephensi notwendig macht. Aus infizierten Moskitos isolieren wir Parasiten und nutzen sie für die Infektion von kultivierten Leberzellen oder von Mäusen. Dann mikroskopieren wir die infizierten Zellen oder auch die freigelegte Leber einer infizierten Maus (Intravitalmikroskopie). Wir nutzen dazu die modernsten mikroskopischen Techniken, wie z.B. die hochauflösende STED Mikroskopie, ein lichtmikroskopisches Verfahren, das fast die Auflösung von Elektronenmikroskopen erreicht. Das am IZB vorhandene 3D STED Mikroskop ist eines der derzeit modersten hochauflösenden Lichtmikroskopen weltweit und einzigartig in der Schweiz. Die von uns genutzten mikroskopischen Techniken sind nur möglich, weil wir den Parasiten genetisch manipulieren können, indem wir den Parasiten z.B. fluoreszierende Proteine herstellen lassen, die bestimmte Organellen in der Zelle anfärben.
Einige der Hauptfragen, die wir untersuchen sind:
Welche Rolle spielt die Wirtszell-Autophagie für die Entwicklung des Parasiten? Wir konnten schon zeigen, dass dieser Mechanismus den intrazelluläre Parasiten angreift, aber viele Fragen sind noch offen. Die wichtigste is natürlich: wie entgeht der Parasit diesem Angriff?
(Dr. Jacqueline Schmuckli, Rahel Wacker, Livia Niklaus)
Während der Leberphase entstehen aus einem Parasiten innerhalb von weniger als zwei Tagen bis zu 30,000 Merozoiten, von denen dann jeder rote Blutzellen befallen kann. Wir wollen wissen wie der Parasit in so einer kurzen Zeit so viele Tochterzellen herstellen kann und diese dann auch noch mit dem korrekten Set von essentiellen Organellen ausstattet.
(Dr. Rebecca Limenitakis Stanway, Gesine Kaiser)
Eine weitere Fragestellung ist wie der Parasit die verschiedenen Membranen der Wirtszellen manipuliert, um am Schluss die Zellen zu verlassen.
(Dr. Paul Burda, Bernardette Schnider, Tony Zakher)
Schliesslich studieren wir noch, in dem Forschungsverbund
MalarX, wie
Plasmodium Dauerformen in der Leber entstehen und wie sie überleben.
(Dr. Reto Caldelari, Dr. Rebecca Limenitakis Stanway)
